炎炎夏日，又到了大快朵頤各色水果的好時節(jié)。或許不少人和我有一樣的感覺：水果確實香甜可口，但可惜太容易變質(zhì)了。從拎回家的那一刻起，我仿佛就已經(jīng)加入了一場與腐爛賽跑的戰(zhàn)斗。

事實上，水果容易變質(zhì)不只是日常生活中的小煩惱，更是令全球科學(xué)家頭疼的大難題。保質(zhì)期太短，意味著在從果園到餐桌的整個供應(yīng)鏈上，水果的損耗巨大，成本增加。研究估計，每年有多達(dá)一半的種植水果會被丟棄。因此，如果能延長水果的保鮮時間，就能減少食物浪費(fèi)，這對食物緊缺的地區(qū)尤為重要。

說到延長保質(zhì)期，恐怕許多人腦海中都會立刻浮現(xiàn)出各種“惡名昭彰”的防腐劑。有沒有既安全又高效的水果保鮮方法呢？今年 5 月 31 日，在一篇發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）的論文中，陜西師范大學(xué)的楊鵬課題組（馮娜、孔佳和楊鵬）就開發(fā)了一種可食用的水果保鮮涂層，它不僅能將完整水果的室溫保質(zhì)期延長至原來的 5 倍，甚至連鮮切水果在冷藏條件下都能保鮮 10 天。

ALP涂層可以將鮮切水果的冷藏保質(zhì)期延長到10天之久，圖中是冷藏條件（4°C，濕度50%）下的保鮮效果，第一行為未經(jīng)處理的鮮切水果，第二行為ALP涂層處理過的水果（圖片來源：原論文）

全方位防腐

水果之所以容易變質(zhì)，其實是多種因素共同作用的結(jié)果。除了微生物的侵襲，水果自身的生命活動也是一個重要原因。比如蘋果、香蕉、獼猴桃等呼吸躍變型水果，在采摘后仍會釋放乙烯等氣體，使其繼續(xù)成熟。因此，市面上的一些保鮮手段會通過減緩水果的新陳代謝來延長它們的保質(zhì)期。此外，水果在儲存過程中還會損失水分和營養(yǎng)，導(dǎo)致口感和風(fēng)味下降。

意識到令水果變質(zhì)的幾大罪魁禍?zhǔn)缀?，楊鵬很快意識到，他一直研究的一類材料——蛋白質(zhì)淀粉樣聚集體，或許可以從多個層面同時應(yīng)對這個難題。

ALP涂層保鮮原理（圖片來源：原論文）

蛋白質(zhì)淀粉樣聚集體是一種特殊的蛋白質(zhì)聚集形式，在自然界中廣泛存在。人們最熟悉的例子，可能是阿爾茨海默病患者大腦中的淀粉樣蛋白斑塊。但楊鵬指出，淀粉樣聚集體并不都是壞的，它們也參與了許多正常的生命活動。例如，植物會以這種方式儲存蛋白質(zhì)；而在兒童換牙過程中，新的牙齒生成也離不開蛋白質(zhì)淀粉樣聚集體來引導(dǎo)羥基磷灰石再生。不同蛋白質(zhì)形成的淀粉樣聚集體，生理性功能也千差萬別。

這些天然的蛋白質(zhì)淀粉樣聚集體有一個顯著的特性：黏附性極強(qiáng)。楊鵬團(tuán)隊設(shè)想，如果能把它們制成薄膜，涂在水果表面，就可以阻隔水果與外界環(huán)境的接觸，既能隔絕氧氣進(jìn)入，減緩新陳代謝，又能鎖住水分，延緩風(fēng)味流失。

然而，人工合成的淀粉樣聚集體通常不具備這樣強(qiáng)的黏附力。楊鵬指出，用傳統(tǒng)方法制備的蛋白質(zhì)淀粉樣聚集體通常比較“硬”，黏附效果不佳，而且往往難以降解，存在一定的生物安全隱患。此外，用傳統(tǒng)實驗方法制備人工淀粉樣聚集體，這個過程依賴于高溫、有機(jī)試劑和極強(qiáng)的酸性，效率不高（幾十小時才能形成少量納米纖維），也與低碳、綠色化學(xué)的理念相悖。

幸運(yùn)的是，楊鵬課題組此前已經(jīng)開發(fā)了一種方法，能通過溫和地打斷蛋白質(zhì)分子內(nèi)的二硫鍵，制備出一種黏附力強(qiáng)、易降解的“類淀粉樣聚集體”（ALP）。這種材料非常柔軟，一旦與物體表面接觸，便能迅速鋪展成一層薄薄的涂層，緊緊黏附其上，甚至比天然蛋白質(zhì)淀粉樣聚集體的黏附力更高。

ALP能迅速在水果的蠟質(zhì)層表面形成一層薄膜（圖片來源：原論文）

更關(guān)鍵的是，在制備過程中，ALP表面會暴露出多種活性官能團(tuán)，它們一方面能增強(qiáng)涂層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，另一方面也可以提升涂層的黏附力，使涂層既能附著于果皮的蠟質(zhì)表面，也能穩(wěn)定結(jié)合在鮮切水果的果肉表面。

為了讓ALP涂層在延緩水果代謝的同時具備殺菌能力，楊鵬團(tuán)隊選用了人體內(nèi)天然存在的一種抗菌蛋白——溶菌酶。它可以破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁，從而起到抑菌作用。研究人員將半胱氨酸和溶菌酶混合，使溶菌酶變成扁平的ALP結(jié)構(gòu)的同時，也保持了部分殺菌活性。而ALP表面的正電荷和疏水基團(tuán)，也進(jìn)一步增強(qiáng)了它的殺菌能力。此外，半胱氨酸本身也具有抗氧化特性，也有利于水果保鮮。

楊鵬團(tuán)隊還在這種溶菌酶涂層中加入了兩種安全可食用的天然物質(zhì)——海藻酸鈉和纖維素納米晶體，進(jìn)一步增強(qiáng)了涂層的成膜能力和氣體屏障性能。其中，海藻酸鈉能增強(qiáng)涂層的柔韌性和附著力，纖維素納米晶體則在保證涂層強(qiáng)度和柔韌性的同時，還能保持低透氣性，有效地延緩了水果的呼吸強(qiáng)度和水分流失，實現(xiàn)了多重防護(hù)。

果切10天不壞

楊鵬團(tuán)隊對17種水果進(jìn)行了測試，其中既包括草莓、枇杷、冬棗、金橘等非呼吸躍變型水果，也包括圣女果、芒果、油桃、香蕉、獼猴桃、無花果、枸杞等呼吸躍變型水果。無論是哪一類，涂層都表現(xiàn)出了良好的保鮮效果。

實驗結(jié)果顯示，這種涂層顯著延長了水果的保質(zhì)期，最長可延長至原來的5倍。例如，在常溫條件（23°C，濕度50%）下，未處理的草莓在第4天就已經(jīng)開始腐爛，到第10天已然完全腐爛，但過了這么久，涂有ALP的草莓仍無明顯變化。

類似地，ALP涂層對其他水果也展現(xiàn)出了顯著的保鮮效果：枇杷的保質(zhì)期從4天延長至16天，冬棗從12天延長至21天，金橘從15天延長至30天，圣女果從6天延長至16天。即使是極易腐爛的芒果、油桃、香蕉和獼猴桃，保質(zhì)期也從短短2天延長至8天，保質(zhì)期只有1天的無花果和枸杞，則分別延長至3天和5天。

ALP涂層可以極大程度延長不同水果的保質(zhì)期，圖中是常溫條件（23°C，濕度50%）下的保鮮效果（圖片來源：原論文）

令人驚喜的是，即使在高溫環(huán)境下，ALP涂層依然能維持穩(wěn)定的保鮮效果。在37°C條件下，芒果和草莓的保質(zhì)期分別延長了3天和4天；而在更極端的42°C下，其保質(zhì)期也分別延長了2天和3天。

研究團(tuán)隊還測試了ALP涂層對鮮切水果的保鮮效果。實驗結(jié)果顯示，在冷藏條件（4°C，濕度50%）下，未經(jīng)處理的果切拼盤在第4天就開始出現(xiàn)褐變和腐爛，而使用ALP涂層處理的果切拼盤直到第10天依然色澤鮮亮、質(zhì)地良好。而且，即使在42°C的極端高溫下，ALP涂層也能使鮮切蘋果的保質(zhì)期延長2倍。

ALP涂層在不同溫度下的保鮮效果，圖中以鮮切蘋果作為示例（圖片來源：原論文）

更重要的是，電子鼻和電子舌等測試結(jié)果顯示，ALP保鮮涂層不僅延長了水果的保質(zhì)期，還能有效保留其營養(yǎng)、風(fēng)味和質(zhì)地，整體口感和新鮮度更持久。

楊鵬表示，這種保鮮涂層原料簡單且天然，制備過程僅需中性水溶液，無需額外添加其他任何化學(xué)成分，因此十分安全。他們也通過動物實驗驗證了ALP涂層的食用安全性。而且無論是在人體內(nèi)還是自然環(huán)境中，這種涂層都易于分解，降解的產(chǎn)物也無毒無害，不會造成環(huán)境污染與人體危害，可以實現(xiàn)綠色循環(huán)利用。此外，ALP涂層也可以輕易地被水洗掉。

除了保鮮效果顯著，這種涂層在環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性方面都具備顯著優(yōu)勢。與高成本、高能耗的冷鏈運(yùn)輸相比，ALP涂層不僅便于常溫儲存，還能顯著減少碳排放。以圣女果為例，傳統(tǒng)冷鏈存儲下，圣女果的保質(zhì)期僅為4天，每千克產(chǎn)生約0.055千克碳排放；而使用ALP涂層處理后，圣女果可在室溫下保存10天，碳排放僅為冷藏保鮮的十分之一。根據(jù)團(tuán)隊的初步計算結(jié)果，使用ALP儲存水果的成本非常低，小試規(guī)模下每千克水果的保鮮費(fèi)用僅為0.65元，未來擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模還可進(jìn)一步大幅降低保鮮經(jīng)濟(jì)成本。

或許在不遠(yuǎn)的將來，我們在安心享受水果甘甜的同時，就再也不需要與腐爛賽跑啦！